Para astronom Mendeteksi Awan di Exoplanet, dan Bahkan Mengukur Ketinggiannya

Pencarian planet di luar Tata Surya kita telah berkembang pesat selama beberapa dekade terakhir. Hingga saat ini, 4.521 planet ekstrasurya telah dikonfirmasi dalam 3.353 sistem, dengan 7.761 kandidat tambahan menunggu konfirmasi. Dengan begitu banyak dunia jauh yang tersedia untuk dipelajari (dan instrumen serta metode yang lebih baik), proses studi planet ekstrasurya perlahan-lahan beralih dari penemuan menuju karakterisasi.

Misalnya, tim ilmuwan internasional baru-baru ini menunjukkan bagaimana menggabungkan data dari beberapa observatorium memungkinkan mereka untuk mengungkapkan struktur dan komposisi atmosfer atas planet ekstrasurya. Eksoplanet yang dimaksud adalah WASP-127b, “Saturnus panas” yang mengorbit bintang mirip Matahari yang terletak sekitar 525 tahun cahaya. Temuan ini mempratinjau bagaimana para astronom akan mengkarakterisasi atmosfer planet ekstrasurya dan menentukan apakah atmosfer itu kondusif untuk kehidupan seperti yang kita kenal.

Makalah penelitian yang menjelaskan temuan mereka muncul di edisi Desember 2020 Astronomi dan Astrofisika. Itu juga menjadi bahan presentasi yang dibuat selama Kongres Sains Planet Euro (EPSC) 2021 baru-baru ini, sebuah konferensi virtual mulai 13 September.th ke 24th, 2021. Selama presentasi, penulis utama Dr. Romain Allart menunjukkan bagaimana menggabungkan data dari teleskop berbasis ruang angkasa dan berbasis darat mendeteksi awan di atmosfer atas WASP-127b dan mengukur ketinggiannya dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Beberapa elemen yang membuat WASP-127b unik, dibandingkan dengan planet-planet di Tata Surya kita. Kredit: David Ehrenreich/Université de Genève, Romain Allart/Université de Montréal.

Seperti banyak exoplanet yang ditemukan hingga saat ini, WASP-127b adalah raksasa gas yang mengorbit sangat dekat dengan bintang induknya dan memiliki periode orbit yang sangat singkat – membutuhkan waktu kurang dari empat hari untuk menyelesaikan satu orbit. Planet ini juga berusia 10 miliar tahun, dua kali lebih lama dari Bumi (atau Saturnus “kita”). Karena orbitnya yang dekat, WASP-127b menerima penyinaran 600 kali lebih banyak daripada Bumi dan mengalami suhu atmosfer hingga 1.100°C (2012°F).

Akibatnya, atmosfer planet telah mengembang (atau membusung) hingga 1,3 kali lebih besar dari Jupiter tetapi jauh lebih padat. Faktanya, WASP-127b adalah salah satu planet ekstrasurya yang paling tidak padat (atau “paling halus”) yang ditemukan hingga saat ini. Hal ini membuat WASP-127b menjadi kandidat ideal bagi para peneliti yang mengerjakan karakterisasi atmosfer, karena sifat eksoplanet yang mengembang membuatnya lebih mudah untuk diamati.

Menggunakan data yang diperoleh ESA/NASA Teleskop Luar Angkasa Hubble (HST) dan pengukuran cahaya tampak dari Very Large Telescope (VLT) di Observatorium Paranal ESO di Chili, tim mengamati WASP-127b saat membuat dua lintasan di depan bintangnya. Konsisten dengan Metode Transit (alias. Fotometri Transit), tim memantau WASP-127 untuk penurunan luminositas berkala yang mengindikasikan sebuah planet ekstrasurya melintas di depan bintang (transit) relatif terhadap tim observasi.

Sementara Hubble memperoleh data optik yang mengkonfirmasi transit, instrumen Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observation (ESPRESSO) VLT memperoleh spektrum dari cahaya yang melewati atmosfer atas WASP-127b. Allart, Peneliti Postdoctoral Trottier di Institute for Research on Exoplanets (iREX) di Université de Montréal, memimpin penelitian.

Teleskop Sangat Besar di Chili menembakkan laser dari sistem optik adaptifnya. Kredit: ESO

Data gabungan memungkinkan para peneliti untuk melacak ketinggian awan ke lapisan atmosfer yang bergerak dengan kecepatan sekitar 13,5 hingga 17 km/s (48.600 km/jam; 61.200 mph). Mereka selanjutnya memperkirakan bahwa ketinggian dek awan sesuai dengan kisaran tekanan atmosfer antara 0,3 dan 0,5 milibar. Terakhir, mereka mendeteksi tanda-tanda natrium atom lemah di atmosfer, meskipun tidak ada indikasi spesies atom atau air lainnya. Seperti yang dia jelaskan dalam pernyataan Europlanet Society baru-baru ini:

“Pertama, seperti yang ditemukan sebelumnya di planet jenis ini, kami mendeteksi keberadaan natrium, tetapi pada ketinggian yang jauh lebih rendah dari yang kami harapkan. Kedua, ada sinyal uap air yang kuat di inframerah tetapi tidak ada sama sekali pada panjang gelombang yang terlihat. Ini menyiratkan bahwa uap air di tingkat yang lebih rendah disaring oleh awan yang buram pada panjang gelombang yang terlihat tetapi transparan dalam inframerah.

“Kita belum tahu komposisi awannya, hanya saja tidak terdiri dari tetesan air seperti di Bumi. Kami juga bingung mengapa natrium ditemukan di tempat yang tidak terduga di planet ini. Studi di masa depan akan membantu kita memahami tidak hanya lebih banyak tentang struktur atmosfer tetapi juga tentang WASP-127b, yang terbukti menjadi tempat yang menarik.”

Pengamatan ESPRESSO tim juga menunjukkan bahwa WASP-127b memiliki orbit retrograde, yang berarti mengorbit berlawanan arah dengan rotasi bintangnya dan mengorbit pada bidang yang berbeda dari ekuator bintang. “Penjajaran seperti itu tidak terduga untuk Saturnus yang panas di sistem bintang lama dan mungkin disebabkan oleh pendamping yang tidak diketahui,” kata Allart. “Semua karakteristik unik ini menjadikan WASP-127b sebagai planet yang akan dipelajari dengan sangat intensif di masa depan.”

TOI 1338 b adalah planet sirkumbiner yang mengorbit dua bintangnya. Itu ditemukan oleh TESS. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA/Chris Smith

Ini termasuk observatorium berbasis ruang angkasa seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) dan Teleskop Negara Bagian Nancy Grace Roman (RST). Lalu ada observatorium berbasis darat seperti Teleskop Sangat Besar (ELT) ESO, Teleskop Magellan Raksasa (GMT), dan Teleskop Tiga Puluh Meter (TMT). Dengan kombinasi pencitraan canggih, koronagraf, dan/atau optik adaptif, fasilitas ini akan memungkinkan para astronom untuk melakukan studi mendetail tentang atmosfer planet ekstrasurya.

Sama pentingnya adalah fakta bahwa studi ini akan mencakup planet berbatu yang mengorbit dengan zona layak huni (HZs) bintangnya, bukan hanya raksasa gas dengan orbit yang sangat jauh atau sangat dekat (seperti yang terjadi di sini). Karena kandidat “mirip Bumi” ini diharapkan menjadi kandidat yang paling mungkin untuk kelayakhunian, ahli astrobiologi mengantisipasi bahwa tidak akan lama sebelum mereka menemukan bukti kehidupan di luar bumi!

Sementara hasil studi ini agak terbatas, implikasi dari penelitian tim sama sekali tidak ada. Selain menunjukkan keefektifan menggabungkan data dari beberapa observatorium, itu juga menggambarkan bagaimana para astronom semakin dekat ke titik di mana mereka dapat sepenuhnya mencirikan atmosfer sebuah planet ekstrasurya. Dengan pengenalan observatorium generasi berikutnya dalam waktu dekat, kemampuan ini akan menjadi jauh lebih besar.

Bacaan Lebih Lanjut: Planet Eropa, Astronomi & Astrofisika

Post navigation